Експериментально-дослідницька діяльність у евристичному навчанні (фізика)

             Експериментально-дослідницька діяльність у евристичному

                                         навчанні    (фізика)

      Виходячи із специфіки фізики як досвідченої науки, виявлений взаємозв'язок підвищення продуктивності і гнучкості мислення школярів з постановкою дослідницьких завдань експериментального характеру. При цьому значна роль відводиться основній школі.

     Експериментально-дослідницькі завдання - це такі завдання, в яких на основі теоретичного аналізу ситуації можливе пророцтво результатів дослідження.

       Мета експерименту - створення умов для розвитку дослідницького мислення і формування навичок самостійної експериментальної діяльності. Експеримент дозволяє підняти учнів на більш високий рівень розвитку пізнавального інтересу, оскільки він зв'язує теорію з практикою, показує застосування теоретичних знань і необхідність їх експериментального підтвердження.

     Форми організації учбового зайняття, спрямованого на розвиток у хлопців самостійного експериментування, дуже різноманітні: творчий лабораторний практикум, творчі експериментальні завдання, домашні експериментальні завдання, індивідуальне учбове дослідження, практикум по моделюванню фізичного експерименту. Ці форми організації учбового зайняття реалізуються через проблемно-пошуковий, экспериментально-дослідницький і дослідницькі методи навчання.

     Проектно-исследовательская діяльність найефективнішої в плані формування ключових компетенцій у учнів являється проектна дослідницька діяльність - діяльність по проектуванню власного дослідження, що припускає виділення цілей і завдань, виділення принципів відбору методик, планування ходу дослідження, визначення очікуваних результатів, оцінка тієї, що реалізовується дослідження, визначення необхідних ресурсів. Є організаційною рамкою дослідження.

      Експеримент, в даному випадку, служить поштовхом для створення нових технологій навчання, наприклад, методу проблемного підходу до вивчення нового матеріалу. Це дає можливість сформулювати у учнів активне сприйняття теми і отримати повне уявлення про діяльність дослідника на різних етапах його експериментальної роботи.

        Використання дослідницьких завдань

У своїй практиці намагаюся організувати дослідницьку діяльність із застосуванням різних методів, прийомів, завдань, що дозволяють активізувати пізнавальний процес на уроці. Характер завдань при дослідницькому методі може бути самим різним: класні лабораторні роботи і домашні практичні завдання; рішення аналітичних проблем; завдання короткочасні і припускаючі необхідним певний термін (тиждень, місяць); завдання групові і індивідуальні; роботи для участі в учбово-дослідницьких проектах. Пізнавальне завдання. При вивченні нового матеріалу пізнавальне завдання використовується як мотивує. Через постановку пізнавальних завдань здійснюється розвиток самостійності і активності учнів на уроках фізики.

Перший урок по темі "Кінематика" можна розпочати з наступного завдання: уявіть, що ми їдемо по заміському шосе і нам необхідно визначити нашу швидкість, щоб перевірити спідометр. Що у нас для цього є, і які мають бути наші дії? В ході бесіди з'ясовуємо, що для виміру часу нам потрібний годинник, а для виміру відстані можна скористатися покажчиками уздовж дороги. При побудові математичної моделі ситуації зображуємо випрямлену ділянку шосе, кілометрові стовпчики (див. мал.). Звертаємо увагу на стовпчик, з якого ми почали вважати ("нульовий" стовпчик). Вводимо поняття координатної осі, тіла відліку, системи відліку. Згадуємо формулу v = s/t. Побудова математичної моделі ситуації вирішує поставлену проблему. В якості домашнього завдання вчиться пропонується придумати і детально описати метод визначення швидкості течії річки.

    Розвиваюче - евристична технологія грунтована на поелементному аналізі учбового матеріалу і обліку менталітету учнів змінює роль учителя в освітньому процесі. Це полягає у супроводі самообразовательной діяльності учнів. Наведу для наочності приклади (технологічну карту вивчення теми по фізиці в схемах 2,3)

 Схема 2 Технічна карта вивчення фізичної величини "Швидкість"

Технічна карта вивчення фізичної величини «Швидкість»

Схема 3  Організація засвоєння навчального матеріала на уроці

         У основі вивчення фізики лежать знання поняття, явища, закону. При рішенні завдань нові поняття і правила поводження з ними не пропонуються в готовому виді, а конструюються як необхідні інструменти пізнання і перетворення навколишньої дійсності.

        При реалізації такого підходу до викладання урок складається з таких етапів:

1. постановка проблеми;

2. актуалізація наявних знань;

3. "створення" нових знань в ході спільної діяльності учителя і вчаться.

    Тому процес навчання може бути побудований за схемою 4:

Схема 4

Це - схема дій, до якої потрібно привчати учнів. Привчати через спільну діяльність по подоланню утруднень при рішенні учбових завдань.

Творчі завдання. Рішення творчих завдань можливе на етапі закріплення знань. Після вивчення теми "Оптична сила лінзи" можна запропонувати таке завдання: "Ось бачите, старовина! - закричав Гедеон Спилет. - Вогонь, справжній вогонь, на якому прекрасно засмажиться ця дивовижна дичина. - Але хто... запалив його? - запитав Пенкроф". Яким чином був засвічений вогонь, що для цього знадобилося?

На демонстраційному столі запропоновані варіанти відповідей : дзеркала (плоске, опукле, увігнуте), плоскопаралельна пластина, призма, лінзи (що збирає, розсіювальна). Для відповіді на питання ті, що навчаються пропонують варіанти, згадуючи властивості зображень, що даються цими приладами. Після закінчення обговорення варіантів можна висунути припущення про те, що це може бути збираюча лінза. Тут доречне провокаційне питання: чи "Будь-яка збираюча лінза здатна запалити вогонь"? Практика показує, що майже в кожному класі знайдеться кілька чоловік, які, знаючи, що лінзи по-різному змінюють зображення, аналогічно скажуть, що лінза повинна мати досить великий діаметр. Далі їм пропонується на практиці перевірити своє твердження експериментально за допомогою моделі лінзи, проаналізувати результати досвіду, зробити висновки.

     Дослідницькі завдання. В процесі рішення такого завдання ті, що навчаються проводять дослідження, які характеризуються наступними методологічними категоріями : проблема, тема, актуальність, об'єкт дослідження, предмет дослідження, мета, завдання, гіпотеза. Дослідження розпочинається з визначення проблеми, яка виділяється для спеціального вивчення. Дослідник повинен відповісти на питання: "Що потрібно вивчити з того, що раніше не було вивчене"? Проблема формується в темі дослідження. Висунення проблеми і формулювання теми припускає обгрунтування її актуальності. Необхідно дати відповідь на питання: "Чому потрібно вивчити цю проблему". Тема уточнює проблему, обкреслює межі дослідження, конкретизує основний задум.

      Об'єкт дослідження - круг предметів, що вивчаються, або явищ. Необхідно відповісти на питання "Що досліджуватимемо" Що розглядається"?. 

    Предмет дослідження - включає зв'язки і стосунки, які підлягають безпосередньому вивченню в цьому дослідженні. У кожному об'єкті можна виділити декілька предметів дослідження. Предмет дослідження відповідає на питання: "Коли"?, "У зв'язку з чим"?, "У яких умовах"?.

    Мета дослідження - це обгрунтоване уявлення про загальні кінцеві або проміжні результати. Мета формулюється коротко і гранично точно, виражає те основне, що має намір зробити дослідник. Мета конкретизується і розвивається в завданнях дослідження. Завдання дослідження представляють алгоритм дій дослідницької роботи, етапи досягнення мети. Завдання завжди містять шукане, потрібне, розраховане на вдосконале  завдання певних дій, докладання зусиль для просування до мети, для вирішення проблеми. Формулювання завдань розпочинається з дієслів, які пок   які показують, що треба зробити: виявити, перевірити, провести аналіз, узагальнити, охарактеризувати, систематизувати.

     Перше завдання пов'язане з виявленням, уточненням, обгрунтуванням суті і структури об'єкту дослідження, що вивчається.

     Друге завдання - з аналізом реального стану предмета дослідження, динаміки його розвитку.

     Третє завдання із здібностями перетворення, моделювання, дослідно-експериментальної перевірки.

    Четверте завдання з виявленням шляхів і засобів підвищення ефективності вдосконалення досліджуваного предмета, т. е. з практичними аспектами роботи.

       Гіпотеза дослідження - це обгрунтоване припущення про те, як, яким чином, за рахунок чого можна отримати шуканий результат. Гіпотеза - це припущення, при якому на основі ряду чинників робиться укладення про існування об'єкту, зв'язку або причини явища, причому це виведення не можна визнавати цілком доведеним.    Найбільш суттєвим моментом дослідницької діяльності є висловлювання гіпотез і їх перевірка. Навчання висуненню гіпотез можливо за допомогою пізнавальних питань, при цьому необхідно навчати їх постановці.

     Досвід показує, що простої вимоги ставити питання на знання поняття, явища, закону або за текстом підручника недостатньо. Це стимулює лише з'ясування фактичного матеріалу, іноді особливостей того, що вивчається. Потрібні питання "Чому"., "Чим пояснити"., що свідчать про розуміння найголовнішого в темі. Дослідницькі завдання можуть бути засобом вивчення нового матеріалу.

     Экспериментально-исследовательские завдання є основним видом творчих завдань, використовуваних на уроці і при поясненні нового матеріалу, і при закріпленні пройденого.

Наприклад, при вивченні наслідків із закону Ома для повного ланцюга ті, що навчаються працюють в групах, виконують диференційовані экспериментально-исследовательские завдання. Школярі самі шукають відповідь на поставлене в завданні питання, висуваючи гіпотезу і перевіряючи її експериментально. Одно із завдань виконується з використанням комп'ютерної моделі, оскільки в умовах кабінету фізики неможливе виконання цього завдання. В ході дослідницької діяльності формується уміння передбачати наслідки із закону. Вчиться надається вибір міри складності завдання, в процесі роботи використовуються робочі листи з метою систематизації матеріалу і заощадження часу. При заповненні таблиці (см.схема 5) формується уміння структурувати матеріал.

Схема 5

Прийоми і методи організації дослідницької діяльності

    На уроках при організації дослідницької діяльності застосовуються різні методи і прийоми навчання : проблемний метод, метод проектів, власне дослідницький метод, евристичний метод, експеримент. Для розвитку пізнавальних здібностей необхідно в ході навчання ставити учнів в такі ситуації, в яких вони вимушені висловлювати припущення, будувати припущення, тобто створювати проблемні ситуації на уроці.

Перед вивченням закону Ома для повного ланцюга можна створити проблемну ситуацію, показавши демонстраційний експеримент по малюнку 6, де як джерело струму взятий випрямляч. У цьому досвіді пропорційна залежність між силою струму і напругою, знайома учнем із закону Ома для ділянки ланцюга, не спостерігається. Виникає протиріччя між новими і раніше отриманими знаннями, і для пояснення явища треба досліджувати увесь ланцюг, а не одну її ділянку

      Організацію дослідницького методу навчання школярів на уроках фізики ми, передусім, бачимо через використання принципу циклічності. Цей принцип є носієм логіки наукового пізнання, наслідуючи яку школяр залучається до основ дослідницької діяльності. Етапи принципу добре узгоджуються з етапами уроку будь-якого типу : уроку вивчення нового матеріалу і його первинного закріплення, комбінованого уроку (таблиця 3), уроку рішення завдань, уроку лабораторної роботи.

Схема 6 Відповідність етапів урока етапам логіки пізнання

У основній школі методика вимагає планомірного і регулярного її впровадження. Результатом цієї роботи буде стійкий інтерес і усвідомлене використання логіки пізнання в профільній школі. Перспективою цієї методики є розвиток компетентності школярів.

     Робота учителя фізики при організації дослідницької діяльності включає декілька функцій: 1) організація індивідуальної роботи, роботи в групах. 2) організація внутрішньокласної активізації і координації, через виконання школярами творчих робіт.

Проведений теоретичний аналіз літератури і шкільної практики з досліджуваної проблеми дозволив зробити висновок, що організація дослідницької діяльності надає можливість успішно вирішувати методичні завдання. В ході експериментального дослідження були розглянуті можливості організації дослідницької діяльності на різних етапах уроку і проектної діяльності.

    Повноцінне впровадження дослідницької діяльності в учбовий процес при виконанні описаних методів організації дозволяє лаконічно доповнювати і поєднувати традиційні методи викладання з новими, використовуючими інформаційні технології, об'єктивно оцінювати якість навчання по предмету. Організація дослідницької діяльності - один із способів розвинути систему певного рівня мислення, розкрити творчі здібності учнів, навчання на новому якісному рівні. Дослідницька діяльність може бути організована як компонент традиційного учбового процесу, так і для педагогічного проектування ефективнішого дослідницького методу навчання. В той же час, незважаючи на ефективність дослідницького методу в процесі навчання, для того, щоб його впровадження відбувалося з найбільшою віддачею, слідує, приділити увагу якості і доцільності його застосування.

    Результати експериментального дослідження показали, що дослідницька діяльність може бути організована на усіх етапах процесу навчання фізики : при поясненні нового матеріалу, закріпленні, повторенні, контролі знань, умінь, навичок. Вона правомірно може бути організована учителем при індивідуальній роботі, роботі в групах; при організації внутрішньокласної активізації і координації, через виконання школярами творчих робіт. По відношенню до змісту учбового предмета дослідницька діяльність може виконувати різні функції, підтримуючи власну учбову діяльність дитини.

     Результати дослідження показали, що організація дослідницької діяльності підвищує пізнавальну мотивацію, що приводить, у свою чергу, до підвищення успішності; дозволяє учням проявити себе повною мірою на такому зайнятті; сприяє розвитку ситуації психологічного комфорту в класі.